Diagnosticul bolilor mitocondriale

Evaluarea naturii moștenirii și manifestării semnelor clinice ale bolilor mitocondriale

Datorită faptului că boala miotohondrialnye, în unele cazuri, pot fi cauzate de leziuni ale genomului nuclear, transmiterea bolii se va conforma legilor moștenirii Mendel. În acele cazuri în care dezvoltarea bolii este cauzata de mutatii in ADN-ul mitocondrial, moștenirea mitocondrial se va potrivi cu tipul care este transmis pe linie maternă. În cele din urmă, în cazul în care patologia se dezvoltă în același timp deteriorarea genele genomuri nucleare si mitocondriale, moștenirea va fi complexă și determinată de diverși factori. În acest sens, analiza genealogică pe motive formale (natura moștenire de pedigree) poate fi declarat foarte diferite tipuri de moștenire: autosomal dominanta, autosomal recesivă, X-linked, mitocondriale.

Dezvoltarea unor astfel de boli miotohondrialnyh metabolismul ca inadecvat al acidului piruvic sau acid gras beta-oxidare, ciclul Krebs, este asociat cu mutatii in genele genomului nuclear. Pentru aceste patologii caracterizate printr-o moștenire autozomal recesiva calea, atunci când părinții săi - purtătorii mutației (heterozigote), iar copilul - să sprijine ambele mutații moștenite derivate din tată și mamă (homozigot). Părinții, de obicei, arată sănătos, și boala similare sau mikropriznaki ar trebui să se uite la frații și surorile copilului bolnav (fratii de probands) și rudele lor de către mamă și tată (în veri).

În cazul recesive angajate cu tipul de moștenire X-linked (de exemplu, neonatal glutaric aciduria tip II sau o deficiență a subunității E1 a complexului piruvat, boala Menkes etc.) suferă frecvent băieți și mama ies purtători de mutații și să le transfere fiilor săi. Moștenire maternă este diferită de înfrângerea X-linked ambele sexe. În aceste cazuri, atunci când se analizează pedigree-ul necesar pentru a analiza incidenței la bărbați la femei, acesta nu va apărea. Pedigree nu este urmărit transmiterea bolii printr-o linie tată-fiu, deoarece tatăl poate transmite doar fiu al cromozomului Y.

Odată cu dezvoltarea bolii datorită deteriorării genomului mitocondriilor (de exemplu, un număr de boli lanțului respirator, neuropatie optică, Leber sindroame MELAS, MERF, NARP și colab.) Observate moștenirea maternă, deoarece copilul mitocondriile moștenit de la mama, și le poate transmite ca băieții și fete. Astfel, persoanele de ambele sexe sunt afectate în mod egal. În acest sens, pedigree-ul ar trebui să asigure transmiterea bolii de la mamele lor.

In analiza pedigree si gasirea simptomele rudelor boli mitocondriale trebuie amintit faptul că severitatea bolii (expresivitatea caracteristică) poate varia larg, care poate fi asociată cu un număr diferit de mitocondrii deteriorate, natura leziunilor lor, diferite de distribuție a mutațiilor în celule etc. Astfel, nu este întotdeauna posibil să se detecteze semne evidente de boală. În unele cazuri, fie sunt izolate, simptomele șterse, fie semne care pot fi detectate prin căutarea lor orientată.

Dezvoltarea de boli mitocondriale pot fi asociate cu deteriorarea porțiunilor importante ale mitocondriilor, așa-numitele microdeletions ( de exemplu, sindromul Kearns-Sayre, sindromul Pearson, unele forme de diabet cu surditate, oftalmoplegia externe progresivă, etc.). În aceste cazuri, de multe ori nu găsesc simptomele caracteristice ale rudelor, deoarece dezvoltarea bolilor asociate cu apariția unor noi mutații care au avut loc în zigotul imediat după fertilizare (mutație de novo ). Boala este sporadică. De multe ori cu aceste boli ale autozomal dominant moștenit un număr de stări asociate cu multiple mutatii in ADN - ul mitocondrial, de exemplu, unele forme de encephalomyopathies, miopatie cu boli de ochi, în ciuda prezenței mutațiilor mtDNA (multiple deleții) au un model autosomal dominant de moștenire.

Cu toate acestea, spre deosebire de tipul autosomal dominant autosomal, moștenirea în patologia mitocondrială este caracterizată de un număr mare de indivizi afectați în generațiile următoare.

În cele din urmă, unele boli mitocondriale, adesea asociate cu epuizarea mitocondriilor mtDNA sau absența acestora în celule, pot fi moștenite într-o manieră autosomală recesivă. Acestea includ forme congenitale de miopatie, cardiomiopatie, sindrom neurodistrice, acidoză lactică, leziuni hepatice etc.

Explorarea natura moștenirii bolii este importantă pentru sănătatea și prognosticul analizei genetice necesită o cunoaștere aprofundată a semnelor clinice cu mecanisme de boli mitocondriale și moștenirea sa de tip.

Manifestarea manifestărilor clinice variază foarte mult de la primele zile de viață până la perioada de adult. Atunci când analizăm acest indicator, este necesar să luăm în considerare formele nosologice, deoarece fiecare dintre ele are o anumită vârstă de debut.

Schimbările de tulburări observate în bolile mitocondriale sunt, în majoritatea cazurilor, progresive. Simptomele inițiale sunt adesea ușoare, progresând ulterior și pot conduce la tulburări de dezactivare semnificative. Formele rare de patologie, cum ar fi miopatia benignă infantilă și unele forme de neuropatie optică Leber, pot fi favorabile și inverse.

La cercetarea în laborator, atenție la atributele caracteristice ale bolilor mitocondriale:

• prezența acidozei;
• niveluri ridicate de lactat și piruvat în sânge, o creștere a indicelui lactat / piruvat de peste 15, în special sporită cu sarcină sau exerciții de glucoză;
• hyperketonemyyu;
• hipoglicemie;
• hiperaminiemiei;
• creșterea concentrației de acetoacetat și 3-hidroxibutirat;
• o creștere a raportului acidului 3-hidroxibutiric / acid acetoacetic în sânge;
• conținut crescut de aminoacizi în sânge și urină (alanină, glutamină, acid glutamic, valină, leucină, izoleucină);
• niveluri ridicate de acizi grași din sânge;
• hiperexcreția acizilor organici cu urină;
• scăderea nivelului de carnitină din sânge;
• o creștere a conținutului de myoglobină în fluide biologice;
• scăderea activității enzimelor mitocondriale în miociste și fibroblaste.

Valoarea diagnosticului acestor indicatori este mai mare pentru sarcina alimentară decât pentru postul. În practică, sa dovedit un test de diagnosticare: determinarea lactatului în sânge pe fundalul încărcării cu glucoză, ceea ce face posibilă identificarea mai clară a inconsecvenței lanțului respirator cu o sarcină suplimentară de glucoză.

Pentru diagnosticul de laborator al disfuncției mitocondriale și a formelor sale nosologice specifice, nu sunt suficiente metode de rutină de rutină biochimice de investigare, sunt necesare teste speciale. Este deosebit de convenabil să se analizeze activitatea enzimatică în probele de biopsie ale mușchilor scheletici decât în alte țesuturi. Este posibil să se determine activitatea enzimelor din lanțul respirator, în special sintetază citrat, succinat dehidrogenază și citocrom C-oxidază.

Datele studiilor morfologice și moleculare genetice

Studiile morfologice în diagnosticul patologiei mitocondriale au o importanță deosebită. Datorită importanței importante a informației, este adesea necesar să se efectueze biopsie musculară și examinarea histochimică a probelor de biopsie obținute. Informații importante pot fi obținute prin examinarea simultană a materialului prin lumină și microscopie electronică.

Unul dintre cele mai importante markeri de boli mitocondriale - fenomenul „asperități“ fibre roșii [fenomenul RRF (fibre roșii zdrențuite)], stabilit în 1963, el legat de forma datorită proliferării și acumulării focale a mitocondriilor anormale modificate genetic de la marginea fibrei musculare. Acest fenomen a fost detectat prin microscopie optică cu colorare specială Gomori, dar în ultimii ani , în acest scop, diferite markeri mitocondriali si varietate de metode imunologice.

Alte caracteristici morfologice ale patologiei mitocondriale includ:

• o creștere accentuată a dimensiunii mitocondriilor;
• acumularea de glicogen, lipide și conglomerate de calciu în subsarcolemma;
• activitate scăzută a enzimelor mitocondriale;
• întreruperea distribuției granulelor de activitate a enzimelor de succinat dehidrogenază (SDH), oxidoreductaza NADH, citocrom C-oxidază etc.

La pacienții cu boli mitocondriale cu microscopie optică poate detecta tesutului muscular caracteristici morfologice nespecifice: necroza locală a fibrelor musculare, masa de acumulare sarkoplazmennyh, prezența unor porțiuni de liză subsarkolemmalnyh bazofiliei sarcoplasmic sarcoplasmic, creșterea numărului de nuclee musculare, activarea proceselor de regenerare și altele.

Investigarea rolului fenomenului de fibre roșii „zdrente“ a arătat importanța sa pentru diagnosticul de condiții, cum ar fi sindromul MELAS, MERRF, Kearns-Sayre, oftalmoplegia cronică progresivă și alte mutații mtDNA conexe. Acest fenomen se poate dezvolta și în alte boli: miodistrofia Duchenne, dermatomiozita, distrofia miotonică, consumul de medicamente (clofibratul) și alte afecțiuni patologice. Astfel, împreună cu bolile mitocondriale primare, fenomenul RRF poate însoți disfuncțiile mitocondriale secundare.

În prezent, examinarea microscopică histochemică și electronică a țesutului muscular a fost utilizată pe scară largă pentru detectarea semnelor de insuficiență mitocondrială. În unele cazuri, ele ajută la diagnostic, mai ales cu o imagine morfologică normală a țesutului muscular în funcție de microscopia luminoasă.

Electron semne microscopice - detectia violării proliferarea mitocondriale de forma și mărimea lor, dezorganizare și creșterea cristae, acumularea de mitocondrii anormale sub sarcolemă, acumularea de lipide și paracristaline anormale (constând în principal din proteine) sau incluziuni osmofile localizate între membranele interioare și exterioare sau în cadrul globulos cristae, acumulare, adesea situate în matricea (constând în principal din trigliceride), și altele.

La unii pacienți, este posibilă detectarea anomaliilor citochemice în leucocite.

Un complex de studii biochimice și morfologice este completat de metode moderne de diagnostic molecular (detectarea mutațiilor nucleare sau mitocondriale) care sunt efectuate în laboratoare de diagnosticare ADN specializate. În bolile mitocondriale, se identifică diferite tipuri de mutații: punct, deleții, duplicări, anomalii cantitative ale ADN etc.

În absența mutațiilor în mtDNA, dacă se suspectează o patologie mitocondrială, se efectuează un studiu ADN nuclear.

Criterii pentru diagnostic

Există 2 grupe de criterii pentru diagnosticarea bolilor mitocondriale. Criterii de diagnosticare de bază (primul grup).

• clinice:
  • diagnostice stabilite: sindroame MERRF, MELAS, NARP, MNGIE, Pearson, neuropatia Leber, boala Leah, Alpers;
  • Prezența 2 sau o combinație a următoarelor caracteristici:
    • daune multisistemice patognomonice pentru afecțiunile lanțului respirator;
    • progresează cursul cu episoade de exacerbare sau prezența mutațiilor mitocondriale în familie;
    • excluderea bolilor metabolice și a altor boli prin efectuarea de teste adecvate.
• Histologic - detectarea fenomenului RRF în mai mult de 2% din țesutul muscular.
• enzimatice:
  • citocrom C-oxidază-fibre negative;
  • o scădere a activității enzimelor complexului de lanț respirator (<20% din normă în țesut, <30% în celule sau mai multe țesuturi).
• Funcțional - scăderea sintezei ATP în fibroblaste cu peste 3 deviații standard.
• Molecular-genetice - mutații patogenetice semnificative ale ADN-ului nuclear sau mtDNA.

Criterii de diagnostic suplimentare (al doilea grup).

• Clinice - simptome nespecifice care apar atunci când bolile lanțului respirator (stillbirths, scăderea fetus activitatea motorie, deces neonatal precoce, tulburări de mișcare, tulburări de dezvoltare, tulburări ale tonusului muscular în perioada neonatală).
• Histologic - un procent mic al fenomenului RRF, acumularea subarachromolemală a mitocondriilor sau anomaliile lor.
• Enzimatică - o activitate scăzută a enzimelor complexului respirator (20-30% din normă în țesuturi, 30-40% - în celule sau linii celulare).
• Funcțional - reducerea sintezei ATP în fibroblaste cu 2-3 deviații standard sau lipsa de creștere a fibroblastelor într-un mediu cu galactoză.
• Molecular-genetică - detectarea mutațiilor nucleare sau mtDNA cu o presupusă legătură patogenetică.
• Metabolic - detectarea unuia sau mai multor metaboliți, indicând o încălcare a bioenergeticii celulare.

[1], [2], [3], [4]